1 /*\r
2  * RSA implementation for PuTTY.\r
3  */\r
4 \r
5 #include <stdio.h>\r
6 #include <stdlib.h>\r
7 #include <string.h>\r
8 #include <assert.h>\r
9 \r
10 #include "ssh.h"\r
11 #include "misc.h"\r
12 \r
13 int makekey(unsigned char *data, int len, struct RSAKey *result,\r
14             unsigned char **keystr, int order)\r
15 {\r
16     unsigned char *p = data;\r
17     int i, n;\r
18 \r
19     if (len < 4)\r
20         return -1;\r
21 \r
22     if (result) {\r
23         result->bits = 0;\r
24         for (i = 0; i < 4; i++)\r
25             result->bits = (result->bits << 8) + *p++;\r
26     } else\r
27         p += 4;\r
28 \r
29     len -= 4;\r
30 \r
31     /*\r
32      * order=0 means exponent then modulus (the keys sent by the\r
33      * server). order=1 means modulus then exponent (the keys\r
34      * stored in a keyfile).\r
35      */\r
36 \r
37     if (order == 0) {\r
38         n = ssh1_read_bignum(p, len, result ? &result->exponent : NULL);\r
39         if (n < 0) return -1;\r
40         p += n;\r
41         len -= n;\r
42     }\r
43 \r
44     n = ssh1_read_bignum(p, len, result ? &result->modulus : NULL);\r
45     if (n < 0 || (result && bignum_bitcount(result->modulus) == 0)) return -1;\r
46     if (result)\r
47         result->bytes = n - 2;\r
48     if (keystr)\r
49         *keystr = p + 2;\r
50     p += n;\r
51     len -= n;\r
52 \r
53     if (order == 1) {\r
54         n = ssh1_read_bignum(p, len, result ? &result->exponent : NULL);\r
55         if (n < 0) return -1;\r
56         p += n;\r
57         len -= n;\r
58     }\r
59     return p - data;\r
60 }\r
61 \r
62 int makeprivate(unsigned char *data, int len, struct RSAKey *result)\r
63 {\r
65 }\r
66 \r
67 int rsaencrypt(unsigned char *data, int length, struct RSAKey *key)\r
68 {\r
69     Bignum b1, b2;\r
70     int i;\r
71     unsigned char *p;\r
72 \r
73     if (key->bytes < length + 4)\r
74         return 0;                      /* RSA key too short! */\r
75 \r
76     memmove(data + key->bytes - length, data, length);\r
77     data = 0;\r
78     data = 2;\r
79 \r
80     for (i = 2; i < key->bytes - length - 1; i++) {\r
81         do {\r
82             data[i] = random_byte();\r
83         } while (data[i] == 0);\r
84     }\r
85     data[key->bytes - length - 1] = 0;\r
86 \r
87     b1 = bignum_from_bytes(data, key->bytes);\r
88 \r
89     b2 = modpow(b1, key->exponent, key->modulus);\r
90 \r
91     p = data;\r
92     for (i = key->bytes; i--;) {\r
93         *p++ = bignum_byte(b2, i);\r
94     }\r
95 \r
96     freebn(b1);\r
97     freebn(b2);\r
98 \r
99     return 1;\r
100 }\r
101 \r
102 static void sha512_mpint(SHA512_State * s, Bignum b)\r
103 {\r
104     unsigned char lenbuf;\r
105     int len;\r
106     len = (bignum_bitcount(b) + 8) / 8;\r
107     PUT_32BIT(lenbuf, len);\r
108     SHA512_Bytes(s, lenbuf, 4);\r
109     while (len-- > 0) {\r
110         lenbuf = bignum_byte(b, len);\r
111         SHA512_Bytes(s, lenbuf, 1);\r
112     }\r
113     memset(lenbuf, 0, sizeof(lenbuf));\r
114 }\r
115 \r
116 /*\r
117  * Compute (base ^ exp) % mod, provided mod == p * q, with p,q\r
118  * distinct primes, and iqmp is the multiplicative inverse of q mod p.\r
119  * Uses Chinese Remainder Theorem to speed computation up over the\r
120  * obvious implementation of a single big modpow.\r
121  */\r
122 Bignum crt_modpow(Bignum base, Bignum exp, Bignum mod,\r
123                   Bignum p, Bignum q, Bignum iqmp)\r
124 {\r
125     Bignum pm1, qm1, pexp, qexp, presult, qresult, diff, multiplier, ret0, ret;\r
126 \r
127     /*\r
128      * Reduce the exponent mod phi(p) and phi(q), to save time when\r
129      * exponentiating mod p and mod q respectively. Of course, since p\r
130      * and q are prime, phi(p) == p-1 and similarly for q.\r
131      */\r
132     pm1 = copybn(p);\r
133     decbn(pm1);\r
134     qm1 = copybn(q);\r
135     decbn(qm1);\r
136     pexp = bigmod(exp, pm1);\r
137     qexp = bigmod(exp, qm1);\r
138 \r
139     /*\r
140      * Do the two modpows.\r
141      */\r
142     presult = modpow(base, pexp, p);\r
143     qresult = modpow(base, qexp, q);\r
144 \r
145     /*\r
146      * Recombine the results. We want a value which is congruent to\r
147      * qresult mod q, and to presult mod p.\r
148      *\r
149      * We know that iqmp * q is congruent to 1 * mod p (by definition\r
150      * of iqmp) and to 0 mod q (obviously). So we start with qresult\r
151      * (which is congruent to qresult mod both primes), and add on\r
152      * (presult-qresult) * (iqmp * q) which adjusts it to be congruent\r
153      * to presult mod p without affecting its value mod q.\r
154      */\r
155     if (bignum_cmp(presult, qresult) < 0) {\r
156         /*\r
157          * Can't subtract presult from qresult without first adding on\r
158          * p.\r
159          */\r
160         Bignum tmp = presult;\r
162         freebn(tmp);\r
163     }\r
164     diff = bigsub(presult, qresult);\r
165     multiplier = bigmul(iqmp, q);\r
166     ret0 = bigmuladd(multiplier, diff, qresult);\r
167 \r
168     /*\r
169      * Finally, reduce the result mod n.\r
170      */\r
171     ret = bigmod(ret0, mod);\r
172 \r
173     /*\r
174      * Free all the intermediate results before returning.\r
175      */\r
176     freebn(pm1);\r
177     freebn(qm1);\r
178     freebn(pexp);\r
179     freebn(qexp);\r
180     freebn(presult);\r
181     freebn(qresult);\r
182     freebn(diff);\r
183     freebn(multiplier);\r
184     freebn(ret0);\r
185 \r
186     return ret;\r
187 }\r
188 \r
189 /*\r
190  * This function is a wrapper on modpow(). It has the same effect as\r
191  * modpow(), but employs RSA blinding to protect against timing\r
192  * attacks and also uses the Chinese Remainder Theorem (implemented\r
193  * above, in crt_modpow()) to speed up the main operation.\r
194  */\r
195 static Bignum rsa_privkey_op(Bignum input, struct RSAKey *key)\r
196 {\r
197     Bignum random, random_encrypted, random_inverse;\r
198     Bignum input_blinded, ret_blinded;\r
199     Bignum ret;\r
200 \r
201     SHA512_State ss;\r
202     unsigned char digest512;\r
203     int digestused = lenof(digest512);\r
204     int hashseq = 0;\r
205 \r
206     /*\r
207      * Start by inventing a random number chosen uniformly from the\r
208      * range 2..modulus-1. (We do this by preparing a random number\r
209      * of the right length and retrying if it's greater than the\r
210      * modulus, to prevent any potential Bleichenbacher-like\r
211      * attacks making use of the uneven distribution within the\r
212      * range that would arise from just reducing our number mod n.\r
213      * There are timing implications to the potential retries, of\r
214      * course, but all they tell you is the modulus, which you\r
216      * \r
217      * To preserve determinism and avoid Pageant needing to share\r
218      * the random number pool, we actually generate this `random'\r
219      * number by hashing stuff with the private key.\r
220      */\r
221     while (1) {\r
222         int bits, byte, bitsleft, v;\r
223         random = copybn(key->modulus);\r
224         /*\r
225          * Find the topmost set bit. (This function will return its\r
226          * index plus one.) Then we'll set all bits from that one\r
227          * downwards randomly.\r
228          */\r
229         bits = bignum_bitcount(random);\r
230         byte = 0;\r
231         bitsleft = 0;\r
232         while (bits--) {\r
233             if (bitsleft <= 0) {\r
234                 bitsleft = 8;\r
235                 /*\r
236                  * Conceptually the following few lines are equivalent to\r
237                  *    byte = random_byte();\r
238                  */\r
239                 if (digestused >= lenof(digest512)) {\r
240                     unsigned char seqbuf;\r
241                     PUT_32BIT(seqbuf, hashseq);\r
242                     SHA512_Init(&ss);\r
243                     SHA512_Bytes(&ss, "RSA deterministic blinding", 26);\r
244                     SHA512_Bytes(&ss, seqbuf, sizeof(seqbuf));\r
245                     sha512_mpint(&ss, key->private_exponent);\r
246                     SHA512_Final(&ss, digest512);\r
247                     hashseq++;\r
248 \r
249                     /*\r
250                      * Now hash that digest plus the signature\r
251                      * input.\r
252                      */\r
253                     SHA512_Init(&ss);\r
254                     SHA512_Bytes(&ss, digest512, sizeof(digest512));\r
255                     sha512_mpint(&ss, input);\r
256                     SHA512_Final(&ss, digest512);\r
257 \r
258                     digestused = 0;\r
259                 }\r
260                 byte = digest512[digestused++];\r
261             }\r
262             v = byte & 1;\r
263             byte >>= 1;\r
264             bitsleft--;\r
265             bignum_set_bit(random, bits, v);\r
266         }\r
267 \r
268         /*\r
269          * Now check that this number is strictly greater than\r
270          * zero, and strictly less than modulus.\r
271          */\r
272         if (bignum_cmp(random, Zero) <= 0 ||\r
273             bignum_cmp(random, key->modulus) >= 0) {\r
274             freebn(random);\r
275             continue;\r
276         } else {\r
277             break;\r
278         }\r
279     }\r
280 \r
281     /*\r
282      * RSA blinding relies on the fact that (xy)^d mod n is equal\r
283      * to (x^d mod n) * (y^d mod n) mod n. We invent a random pair\r
284      * y and y^d; then we multiply x by y, raise to the power d mod\r
285      * n as usual, and divide by y^d to recover x^d. Thus an\r
286      * attacker can't correlate the timing of the modpow with the\r
287      * input, because they don't know anything about the number\r
288      * that was input to the actual modpow.\r
289      * \r
290      * The clever bit is that we don't have to do a huge modpow to\r
291      * get y and y^d; we will use the number we just invented as\r
292      * _y^d_, and use the _public_ exponent to compute (y^d)^e = y\r
293      * from it, which is much faster to do.\r
294      */\r
295     random_encrypted = crt_modpow(random, key->exponent,\r
296                                   key->modulus, key->p, key->q, key->iqmp);\r
297     random_inverse = modinv(random, key->modulus);\r
298     input_blinded = modmul(input, random_encrypted, key->modulus);\r
299     ret_blinded = crt_modpow(input_blinded, key->private_exponent,\r
300                              key->modulus, key->p, key->q, key->iqmp);\r
301     ret = modmul(ret_blinded, random_inverse, key->modulus);\r
302 \r
303     freebn(ret_blinded);\r
304     freebn(input_blinded);\r
305     freebn(random_inverse);\r
306     freebn(random_encrypted);\r
307     freebn(random);\r
308 \r
309     return ret;\r
310 }\r
311 \r
312 Bignum rsadecrypt(Bignum input, struct RSAKey *key)\r
313 {\r
314     return rsa_privkey_op(input, key);\r
315 }\r
316 \r
317 int rsastr_len(struct RSAKey *key)\r
318 {\r
319     Bignum md, ex;\r
320     int mdlen, exlen;\r
321 \r
322     md = key->modulus;\r
323     ex = key->exponent;\r
324     mdlen = (bignum_bitcount(md) + 15) / 16;\r
325     exlen = (bignum_bitcount(ex) + 15) / 16;\r
326     return 4 * (mdlen + exlen) + 20;\r
327 }\r
328 \r
329 void rsastr_fmt(char *str, struct RSAKey *key)\r
330 {\r
331     Bignum md, ex;\r
332     int len = 0, i, nibbles;\r
333     static const char hex[] = "0123456789abcdef";\r
334 \r
335     md = key->modulus;\r
336     ex = key->exponent;\r
337 \r
338     len += sprintf(str + len, "0x");\r
339 \r
340     nibbles = (3 + bignum_bitcount(ex)) / 4;\r
341     if (nibbles < 1)\r
342         nibbles = 1;\r
343     for (i = nibbles; i--;)\r
344         str[len++] = hex[(bignum_byte(ex, i / 2) >> (4 * (i % 2))) & 0xF];\r
345 \r
346     len += sprintf(str + len, ",0x");\r
347 \r
348     nibbles = (3 + bignum_bitcount(md)) / 4;\r
349     if (nibbles < 1)\r
350         nibbles = 1;\r
351     for (i = nibbles; i--;)\r
352         str[len++] = hex[(bignum_byte(md, i / 2) >> (4 * (i % 2))) & 0xF];\r
353 \r
354     str[len] = '\0';\r
355 }\r
356 \r
357 /*\r
358  * Generate a fingerprint string for the key. Compatible with the\r
359  * OpenSSH fingerprint code.\r
360  */\r
361 void rsa_fingerprint(char *str, int len, struct RSAKey *key)\r
362 {\r
363     struct MD5Context md5c;\r
364     unsigned char digest;\r
365     char buffer[16 * 3 + 40];\r
366     int numlen, slen, i;\r
367 \r
368     MD5Init(&md5c);\r
369     numlen = ssh1_bignum_length(key->modulus) - 2;\r
370     for (i = numlen; i--;) {\r
371         unsigned char c = bignum_byte(key->modulus, i);\r
372         MD5Update(&md5c, &c, 1);\r
373     }\r
374     numlen = ssh1_bignum_length(key->exponent) - 2;\r
375     for (i = numlen; i--;) {\r
376         unsigned char c = bignum_byte(key->exponent, i);\r
377         MD5Update(&md5c, &c, 1);\r
378     }\r
379     MD5Final(digest, &md5c);\r
380 \r
381     sprintf(buffer, "%d ", bignum_bitcount(key->modulus));\r
382     for (i = 0; i < 16; i++)\r
383         sprintf(buffer + strlen(buffer), "%s%02x", i ? ":" : "",\r
384                 digest[i]);\r
385     strncpy(str, buffer, len);\r
386     str[len - 1] = '\0';\r
387     slen = strlen(str);\r
388     if (key->comment && slen < len - 1) {\r
389         str[slen] = ' ';\r
390         strncpy(str + slen + 1, key->comment, len - slen - 1);\r
391         str[len - 1] = '\0';\r
392     }\r
393 }\r
394 \r
395 /*\r
396  * Verify that the public data in an RSA key matches the private\r
397  * data. We also check the private data itself: we ensure that p >\r
398  * q and that iqmp really is the inverse of q mod p.\r
399  */\r
400 int rsa_verify(struct RSAKey *key)\r
401 {\r
402     Bignum n, ed, pm1, qm1;\r
403     int cmp;\r
404 \r
405     /* n must equal pq. */\r
406     n = bigmul(key->p, key->q);\r
407     cmp = bignum_cmp(n, key->modulus);\r
408     freebn(n);\r
409     if (cmp != 0)\r
410         return 0;\r
411 \r
412     /* e * d must be congruent to 1, modulo (p-1) and modulo (q-1). */\r
413     pm1 = copybn(key->p);\r
414     decbn(pm1);\r
415     ed = modmul(key->exponent, key->private_exponent, pm1);\r
416     cmp = bignum_cmp(ed, One);\r
417     sfree(ed);\r
418     if (cmp != 0)\r
419         return 0;\r
420 \r
421     qm1 = copybn(key->q);\r
422     decbn(qm1);\r
423     ed = modmul(key->exponent, key->private_exponent, qm1);\r
424     cmp = bignum_cmp(ed, One);\r
425     sfree(ed);\r
426     if (cmp != 0)\r
427         return 0;\r
428 \r
429     /*\r
430      * Ensure p > q.\r
431      *\r
432      * I have seen key blobs in the wild which were generated with\r
433      * p < q, so instead of rejecting the key in this case we\r
434      * should instead flip them round into the canonical order of\r
435      * p > q. This also involves regenerating iqmp.\r
436      */\r
437     if (bignum_cmp(key->p, key->q) <= 0) {\r
438         Bignum tmp = key->p;\r
439         key->p = key->q;\r
440         key->q = tmp;\r
441 \r
442         freebn(key->iqmp);\r
443         key->iqmp = modinv(key->q, key->p);\r
444     }\r
445 \r
446     /*\r
447      * Ensure iqmp * q is congruent to 1, modulo p.\r
448      */\r
449     n = modmul(key->iqmp, key->q, key->p);\r
450     cmp = bignum_cmp(n, One);\r
451     sfree(n);\r
452     if (cmp != 0)\r
453         return 0;\r
454 \r
455     return 1;\r
456 }\r
457 \r
458 /* Public key blob as used by Pageant: exponent before modulus. */\r
459 unsigned char *rsa_public_blob(struct RSAKey *key, int *len)\r
460 {\r
461     int length, pos;\r
462     unsigned char *ret;\r
463 \r
464     length = (ssh1_bignum_length(key->modulus) +\r
465               ssh1_bignum_length(key->exponent) + 4);\r
466     ret = snewn(length, unsigned char);\r
467 \r
468     PUT_32BIT(ret, bignum_bitcount(key->modulus));\r
469     pos = 4;\r
470     pos += ssh1_write_bignum(ret + pos, key->exponent);\r
471     pos += ssh1_write_bignum(ret + pos, key->modulus);\r
472 \r
473     *len = length;\r
474     return ret;\r
475 }\r
476 \r
477 /* Given a public blob, determine its length. */\r
478 int rsa_public_blob_len(void *data, int maxlen)\r
479 {\r
480     unsigned char *p = (unsigned char *)data;\r
481     int n;\r
482 \r
483     if (maxlen < 4)\r
484         return -1;\r
485     p += 4;                            /* length word */\r
486     maxlen -= 4;\r
487 \r
488     n = ssh1_read_bignum(p, maxlen, NULL);    /* exponent */\r
489     if (n < 0)\r
490         return -1;\r
491     p += n;\r
492 \r
493     n = ssh1_read_bignum(p, maxlen, NULL);    /* modulus */\r
494     if (n < 0)\r
495         return -1;\r
496     p += n;\r
497 \r
498     return p - (unsigned char *)data;\r
499 }\r
500 \r
501 void freersakey(struct RSAKey *key)\r
502 {\r
503     if (key->modulus)\r
504         freebn(key->modulus);\r
505     if (key->exponent)\r
506         freebn(key->exponent);\r
507     if (key->private_exponent)\r
508         freebn(key->private_exponent);\r
509     if (key->p)\r
510         freebn(key->p);\r
511     if (key->q)\r
512         freebn(key->q);\r
513     if (key->iqmp)\r
514         freebn(key->iqmp);\r
515     if (key->comment)\r
516         sfree(key->comment);\r
517 }\r
518 \r
519 /* ----------------------------------------------------------------------\r
520  * Implementation of the ssh-rsa signing key type. \r
521  */\r
522 \r
523 static void getstring(char **data, int *datalen, char **p, int *length)\r
524 {\r
525     *p = NULL;\r
526     if (*datalen < 4)\r
527         return;\r
528     *length = GET_32BIT(*data);\r
529     *datalen -= 4;\r
530     *data += 4;\r
531     if (*datalen < *length)\r
532         return;\r
533     *p = *data;\r
534     *data += *length;\r
535     *datalen -= *length;\r
536 }\r
537 static Bignum getmp(char **data, int *datalen)\r
538 {\r
539     char *p;\r
540     int length;\r
541     Bignum b;\r
542 \r
543     getstring(data, datalen, &p, &length);\r
544     if (!p)\r
545         return NULL;\r
546     b = bignum_from_bytes((unsigned char *)p, length);\r
547     return b;\r
548 }\r
549 \r
550 static void *rsa2_newkey(char *data, int len)\r
551 {\r
552     char *p;\r
553     int slen;\r
554     struct RSAKey *rsa;\r
555 \r
556     rsa = snew(struct RSAKey);\r
557     if (!rsa)\r
558         return NULL;\r
559     getstring(&data, &len, &p, &slen);\r
560 \r
561     if (!p || slen != 7 || memcmp(p, "ssh-rsa", 7)) {\r
562         sfree(rsa);\r
563         return NULL;\r
564     }\r
565     rsa->exponent = getmp(&data, &len);\r
566     rsa->modulus = getmp(&data, &len);\r
567     rsa->private_exponent = NULL;\r
568     rsa->p = rsa->q = rsa->iqmp = NULL;\r
569     rsa->comment = NULL;\r
570 \r
571     return rsa;\r
572 }\r
573 \r
574 static void rsa2_freekey(void *key)\r
575 {\r
576     struct RSAKey *rsa = (struct RSAKey *) key;\r
577     freersakey(rsa);\r
578     sfree(rsa);\r
579 }\r
580 \r
581 static char *rsa2_fmtkey(void *key)\r
582 {\r
583     struct RSAKey *rsa = (struct RSAKey *) key;\r
584     char *p;\r
585     int len;\r
586 \r
587     len = rsastr_len(rsa);\r
588     p = snewn(len, char);\r
589     rsastr_fmt(p, rsa);\r
590     return p;\r
591 }\r
592 \r
593 static unsigned char *rsa2_public_blob(void *key, int *len)\r
594 {\r
595     struct RSAKey *rsa = (struct RSAKey *) key;\r
596     int elen, mlen, bloblen;\r
597     int i;\r
598     unsigned char *blob, *p;\r
599 \r
600     elen = (bignum_bitcount(rsa->exponent) + 8) / 8;\r
601     mlen = (bignum_bitcount(rsa->modulus) + 8) / 8;\r
602 \r
603     /*\r
604      * string "ssh-rsa", mpint exp, mpint mod. Total 19+elen+mlen.\r
605      * (three length fields, 12+7=19).\r
606      */\r
607     bloblen = 19 + elen + mlen;\r
608     blob = snewn(bloblen, unsigned char);\r
609     p = blob;\r
610     PUT_32BIT(p, 7);\r
611     p += 4;\r
612     memcpy(p, "ssh-rsa", 7);\r
613     p += 7;\r
614     PUT_32BIT(p, elen);\r
615     p += 4;\r
616     for (i = elen; i--;)\r
617         *p++ = bignum_byte(rsa->exponent, i);\r
618     PUT_32BIT(p, mlen);\r
619     p += 4;\r
620     for (i = mlen; i--;)\r
621         *p++ = bignum_byte(rsa->modulus, i);\r
622     assert(p == blob + bloblen);\r
623     *len = bloblen;\r
624     return blob;\r
625 }\r
626 \r
627 static unsigned char *rsa2_private_blob(void *key, int *len)\r
628 {\r
629     struct RSAKey *rsa = (struct RSAKey *) key;\r
630     int dlen, plen, qlen, ulen, bloblen;\r
631     int i;\r
632     unsigned char *blob, *p;\r
633 \r
634     dlen = (bignum_bitcount(rsa->private_exponent) + 8) / 8;\r
635     plen = (bignum_bitcount(rsa->p) + 8) / 8;\r
636     qlen = (bignum_bitcount(rsa->q) + 8) / 8;\r
637     ulen = (bignum_bitcount(rsa->iqmp) + 8) / 8;\r
638 \r
639     /*\r
640      * mpint private_exp, mpint p, mpint q, mpint iqmp. Total 16 +\r
641      * sum of lengths.\r
642      */\r
643     bloblen = 16 + dlen + plen + qlen + ulen;\r
644     blob = snewn(bloblen, unsigned char);\r
645     p = blob;\r
646     PUT_32BIT(p, dlen);\r
647     p += 4;\r
648     for (i = dlen; i--;)\r
649         *p++ = bignum_byte(rsa->private_exponent, i);\r
650     PUT_32BIT(p, plen);\r
651     p += 4;\r
652     for (i = plen; i--;)\r
653         *p++ = bignum_byte(rsa->p, i);\r
654     PUT_32BIT(p, qlen);\r
655     p += 4;\r
656     for (i = qlen; i--;)\r
657         *p++ = bignum_byte(rsa->q, i);\r
658     PUT_32BIT(p, ulen);\r
659     p += 4;\r
660     for (i = ulen; i--;)\r
661         *p++ = bignum_byte(rsa->iqmp, i);\r
662     assert(p == blob + bloblen);\r
663     *len = bloblen;\r
664     return blob;\r
665 }\r
666 \r
667 static void *rsa2_createkey(unsigned char *pub_blob, int pub_len,\r
668                             unsigned char *priv_blob, int priv_len)\r
669 {\r
670     struct RSAKey *rsa;\r
671     char *pb = (char *) priv_blob;\r
672 \r
673     rsa = rsa2_newkey((char *) pub_blob, pub_len);\r
674     rsa->private_exponent = getmp(&pb, &priv_len);\r
675     rsa->p = getmp(&pb, &priv_len);\r
676     rsa->q = getmp(&pb, &priv_len);\r
677     rsa->iqmp = getmp(&pb, &priv_len);\r
678 \r
679     if (!rsa_verify(rsa)) {\r
680         rsa2_freekey(rsa);\r
681         return NULL;\r
682     }\r
683 \r
684     return rsa;\r
685 }\r
686 \r
687 static void *rsa2_openssh_createkey(unsigned char **blob, int *len)\r
688 {\r
689     char **b = (char **) blob;\r
690     struct RSAKey *rsa;\r
691 \r
692     rsa = snew(struct RSAKey);\r
693     if (!rsa)\r
694         return NULL;\r
695     rsa->comment = NULL;\r
696 \r
697     rsa->modulus = getmp(b, len);\r
698     rsa->exponent = getmp(b, len);\r
699     rsa->private_exponent = getmp(b, len);\r
700     rsa->iqmp = getmp(b, len);\r
701     rsa->p = getmp(b, len);\r
702     rsa->q = getmp(b, len);\r
703 \r
704     if (!rsa->modulus || !rsa->exponent || !rsa->private_exponent ||\r
705         !rsa->iqmp || !rsa->p || !rsa->q) {\r
706         sfree(rsa->modulus);\r
707         sfree(rsa->exponent);\r
708         sfree(rsa->private_exponent);\r
709         sfree(rsa->iqmp);\r
710         sfree(rsa->p);\r
711         sfree(rsa->q);\r
712         sfree(rsa);\r
713         return NULL;\r
714     }\r
715 \r
716     return rsa;\r
717 }\r
718 \r
719 static int rsa2_openssh_fmtkey(void *key, unsigned char *blob, int len)\r
720 {\r
721     struct RSAKey *rsa = (struct RSAKey *) key;\r
722     int bloblen, i;\r
723 \r
724     bloblen =\r
725         ssh2_bignum_length(rsa->modulus) +\r
726         ssh2_bignum_length(rsa->exponent) +\r
727         ssh2_bignum_length(rsa->private_exponent) +\r
728         ssh2_bignum_length(rsa->iqmp) +\r
729         ssh2_bignum_length(rsa->p) + ssh2_bignum_length(rsa->q);\r
730 \r
731     if (bloblen > len)\r
732         return bloblen;\r
733 \r
734     bloblen = 0;\r
735 #define ENC(x) \\r
736     PUT_32BIT(blob+bloblen, ssh2_bignum_length((x))-4); bloblen += 4; \\r
737     for (i = ssh2_bignum_length((x))-4; i-- ;) blob[bloblen++]=bignum_byte((x),i);\r
738     ENC(rsa->modulus);\r
739     ENC(rsa->exponent);\r
740     ENC(rsa->private_exponent);\r
741     ENC(rsa->iqmp);\r
742     ENC(rsa->p);\r
743     ENC(rsa->q);\r
744 \r
745     return bloblen;\r
746 }\r
747 \r
748 static int rsa2_pubkey_bits(void *blob, int len)\r
749 {\r
750     struct RSAKey *rsa;\r
751     int ret;\r
752 \r
753     rsa = rsa2_newkey((char *) blob, len);\r
754     ret = bignum_bitcount(rsa->modulus);\r
755     rsa2_freekey(rsa);\r
756 \r
757     return ret;\r
758 }\r
759 \r
760 static char *rsa2_fingerprint(void *key)\r
761 {\r
762     struct RSAKey *rsa = (struct RSAKey *) key;\r
763     struct MD5Context md5c;\r
764     unsigned char digest, lenbuf;\r
765     char buffer[16 * 3 + 40];\r
766     char *ret;\r
767     int numlen, i;\r
768 \r
769     MD5Init(&md5c);\r
770     MD5Update(&md5c, (unsigned char *)"\0\0\0\7ssh-rsa", 11);\r
771 \r
773     numlen = (bignum_bitcount(bignum)+8)/8; \\r
774     PUT_32BIT(lenbuf, numlen); MD5Update(&md5c, lenbuf, 4); \\r
775     for (i = numlen; i-- ;) { \\r
776         unsigned char c = bignum_byte(bignum, i); \\r
777         MD5Update(&md5c, &c, 1); \\r
778     }\r
782 \r
783     MD5Final(digest, &md5c);\r
784 \r
785     sprintf(buffer, "ssh-rsa %d ", bignum_bitcount(rsa->modulus));\r
786     for (i = 0; i < 16; i++)\r
787         sprintf(buffer + strlen(buffer), "%s%02x", i ? ":" : "",\r
788                 digest[i]);\r
789     ret = snewn(strlen(buffer) + 1, char);\r
790     if (ret)\r
791         strcpy(ret, buffer);\r
792     return ret;\r
793 }\r
794 \r
795 /*\r
796  * This is the magic ASN.1/DER prefix that goes in the decoded\r
797  * signature, between the string of FFs and the actual SHA hash\r
798  * value. The meaning of it is:\r
799  * \r
800  * 00 -- this marks the end of the FFs; not part of the ASN.1 bit itself\r
801  * \r
802  * 30 21 -- a constructed SEQUENCE of length 0x21\r
803  *    30 09 -- a constructed sub-SEQUENCE of length 9\r
804  *       06 05 -- an object identifier, length 5\r
805  *          2B 0E 03 02 1A -- object id { 1 3 14 3 2 26 }\r
806  *                            (the 1,3 comes from 0x2B = 43 = 40*1+3)\r
807  *       05 00 -- NULL\r
808  *    04 14 -- a primitive OCTET STRING of length 0x14\r
809  *       [0x14 bytes of hash data follows]\r
810  * \r
811  * The object id in the middle there is listed as `id-sha1' in\r
812  * ftp://ftp.rsasecurity.com/pub/pkcs/pkcs-1/pkcs-1v2-1d2.asn (the\r
813  * ASN module for PKCS #1) and its expanded form is as follows:\r
814  * \r
815  * id-sha1                OBJECT IDENTIFIER ::= {\r
816  *    iso(1) identified-organization(3) oiw(14) secsig(3)\r
817  *    algorithms(2) 26 }\r
818  */\r
819 static const unsigned char asn1_weird_stuff[] = {\r
820     0x00, 0x30, 0x21, 0x30, 0x09, 0x06, 0x05, 0x2B,\r
821     0x0E, 0x03, 0x02, 0x1A, 0x05, 0x00, 0x04, 0x14,\r
822 };\r
823 \r
824 #define ASN1_LEN ( (int) sizeof(asn1_weird_stuff) )\r
825 \r
826 static int rsa2_verifysig(void *key, char *sig, int siglen,\r
827                           char *data, int datalen)\r
828 {\r
829     struct RSAKey *rsa = (struct RSAKey *) key;\r
830     Bignum in, out;\r
831     char *p;\r
832     int slen;\r
833     int bytes, i, j, ret;\r
834     unsigned char hash;\r
835 \r
836     getstring(&sig, &siglen, &p, &slen);\r
837     if (!p || slen != 7 || memcmp(p, "ssh-rsa", 7)) {\r
838         return 0;\r
839     }\r
840     in = getmp(&sig, &siglen);\r
841     out = modpow(in, rsa->exponent, rsa->modulus);\r
842     freebn(in);\r
843 \r
844     ret = 1;\r
845 \r
846     bytes = (bignum_bitcount(rsa->modulus)+7) / 8;\r
847     /* Top (partial) byte should be zero. */\r
848     if (bignum_byte(out, bytes - 1) != 0)\r
849         ret = 0;\r
850     /* First whole byte should be 1. */\r
851     if (bignum_byte(out, bytes - 2) != 1)\r
852         ret = 0;\r
853     /* Most of the rest should be FF. */\r
854     for (i = bytes - 3; i >= 20 + ASN1_LEN; i--) {\r
855         if (bignum_byte(out, i) != 0xFF)\r
856             ret = 0;\r
857     }\r
858     /* Then we expect to see the asn1_weird_stuff. */\r
859     for (i = 20 + ASN1_LEN - 1, j = 0; i >= 20; i--, j++) {\r
860         if (bignum_byte(out, i) != asn1_weird_stuff[j])\r
861             ret = 0;\r
862     }\r
863     /* Finally, we expect to see the SHA-1 hash of the signed data. */\r
864     SHA_Simple(data, datalen, hash);\r
865     for (i = 19, j = 0; i >= 0; i--, j++) {\r
866         if (bignum_byte(out, i) != hash[j])\r
867             ret = 0;\r
868     }\r
869     freebn(out);\r
870 \r
871     return ret;\r
872 }\r
873 \r
874 static unsigned char *rsa2_sign(void *key, char *data, int datalen,\r
875                                 int *siglen)\r
876 {\r
877     struct RSAKey *rsa = (struct RSAKey *) key;\r
878     unsigned char *bytes;\r
879     int nbytes;\r
880     unsigned char hash;\r
881     Bignum in, out;\r
882     int i, j;\r
883 \r
884     SHA_Simple(data, datalen, hash);\r
885 \r
886     nbytes = (bignum_bitcount(rsa->modulus) - 1) / 8;\r
887     assert(1 <= nbytes - 20 - ASN1_LEN);\r
888     bytes = snewn(nbytes, unsigned char);\r
889 \r
890     bytes = 1;\r
891     for (i = 1; i < nbytes - 20 - ASN1_LEN; i++)\r
892         bytes[i] = 0xFF;\r
893     for (i = nbytes - 20 - ASN1_LEN, j = 0; i < nbytes - 20; i++, j++)\r
894         bytes[i] = asn1_weird_stuff[j];\r
895     for (i = nbytes - 20, j = 0; i < nbytes; i++, j++)\r
896         bytes[i] = hash[j];\r
897 \r
898     in = bignum_from_bytes(bytes, nbytes);\r
899     sfree(bytes);\r
900 \r
901     out = rsa_privkey_op(in, rsa);\r
902     freebn(in);\r
903 \r
904     nbytes = (bignum_bitcount(out) + 7) / 8;\r
905     bytes = snewn(4 + 7 + 4 + nbytes, unsigned char);\r
906     PUT_32BIT(bytes, 7);\r
907     memcpy(bytes + 4, "ssh-rsa", 7);\r
908     PUT_32BIT(bytes + 4 + 7, nbytes);\r
909     for (i = 0; i < nbytes; i++)\r
910         bytes[4 + 7 + 4 + i] = bignum_byte(out, nbytes - 1 - i);\r
911     freebn(out);\r
912 \r
913     *siglen = 4 + 7 + 4 + nbytes;\r
914     return bytes;\r
915 }\r
916 \r
917 const struct ssh_signkey ssh_rsa = {\r
918     rsa2_newkey,\r
919     rsa2_freekey,\r
920     rsa2_fmtkey,\r
921     rsa2_public_blob,\r
922     rsa2_private_blob,\r
923     rsa2_createkey,\r
924     rsa2_openssh_createkey,\r
925     rsa2_openssh_fmtkey,\r
926     rsa2_pubkey_bits,\r
927     rsa2_fingerprint,\r
928     rsa2_verifysig,\r
929     rsa2_sign,\r
930     "ssh-rsa",\r
931     "rsa2"\r
932 };\r
933 \r
934 void *ssh_rsakex_newkey(char *data, int len)\r
935 {\r
936     return rsa2_newkey(data, len);\r
937 }\r
938 \r
939 void ssh_rsakex_freekey(void *key)\r
940 {\r
941     rsa2_freekey(key);\r
942 }\r
943 \r
944 int ssh_rsakex_klen(void *key)\r
945 {\r
946     struct RSAKey *rsa = (struct RSAKey *) key;\r
947 \r
948     return bignum_bitcount(rsa->modulus);\r
949 }\r
950 \r
951 static void oaep_mask(const struct ssh_hash *h, void *seed, int seedlen,\r
952                       void *vdata, int datalen)\r
953 {\r
954     unsigned char *data = (unsigned char *)vdata;\r
955     unsigned count = 0;\r
956 \r
957     while (datalen > 0) {\r
958         int i, max = (datalen > h->hlen ? h->hlen : datalen);\r
959         void *s;\r
960         unsigned char counter, hash[SSH2_KEX_MAX_HASH_LEN];\r
961 \r
962         assert(h->hlen <= SSH2_KEX_MAX_HASH_LEN);\r
963         PUT_32BIT(counter, count);\r
964         s = h->init();\r
965         h->bytes(s, seed, seedlen);\r
966         h->bytes(s, counter, 4);\r
967         h->final(s, hash);\r
968         count++;\r
969 \r
970         for (i = 0; i < max; i++)\r
971             data[i] ^= hash[i];\r
972 \r
973         data += max;\r
974         datalen -= max;\r
975     }\r
976 }\r
977 \r
978 void ssh_rsakex_encrypt(const struct ssh_hash *h, unsigned char *in, int inlen,\r
979                         unsigned char *out, int outlen,\r
980                         void *key)\r
981 {\r
982     Bignum b1, b2;\r
983     struct RSAKey *rsa = (struct RSAKey *) key;\r
984     int k, i;\r
985     char *p;\r
986     const int HLEN = h->hlen;\r
987 \r
988     /*\r
989      * Here we encrypt using RSAES-OAEP. Essentially this means:\r
990      * \r
991      *  - we have a SHA-based `mask generation function' which\r
992      *    creates a pseudo-random stream of mask data\r
993      *    deterministically from an input chunk of data.\r
994      * \r
995      *  - we have a random chunk of data called a seed.\r
996      * \r
997      *  - we use the seed to generate a mask which we XOR with our\r
998      *    plaintext.\r
999      * \r
1000      *  - then we use _the masked plaintext_ to generate a mask\r
1001      *    which we XOR with the seed.\r
1002      * \r
1003      *  - then we concatenate the masked seed and the masked\r
1004      *    plaintext, and RSA-encrypt that lot.\r
1005      * \r
1006      * The result is that the data input to the encryption function\r
1007      * is random-looking and (hopefully) contains no exploitable\r
1008      * structure such as PKCS1-v1_5 does.\r
1009      * \r
1010      * For a precise specification, see RFC 3447, section 7.1.1.\r
1011      * Some of the variable names below are derived from that, so\r
1012      * it'd probably help to read it anyway.\r
1013      */\r
1014 \r
1015     /* k denotes the length in octets of the RSA modulus. */\r
1016     k = (7 + bignum_bitcount(rsa->modulus)) / 8;\r
1017 \r
1018     /* The length of the input data must be at most k - 2hLen - 2. */\r
1019     assert(inlen > 0 && inlen <= k - 2*HLEN - 2);\r
1020 \r
1021     /* The length of the output data wants to be precisely k. */\r
1022     assert(outlen == k);\r
1023 \r
1024     /*\r
1025      * Now perform EME-OAEP encoding. First set up all the unmasked\r
1026      * output data.\r
1027      */\r
1028     /* Leading byte zero. */\r
1029     out = 0;\r
1030     /* At position 1, the seed: HLEN bytes of random data. */\r
1031     for (i = 0; i < HLEN; i++)\r
1032         out[i + 1] = random_byte();\r
1033     /* At position 1+HLEN, the data block DB, consisting of: */\r
1034     /* The hash of the label (we only support an empty label here) */\r
1035     h->final(h->init(), out + HLEN + 1);\r
1036     /* A bunch of zero octets */\r
1037     memset(out + 2*HLEN + 1, 0, outlen - (2*HLEN + 1));\r
1038     /* A single 1 octet, followed by the input message data. */\r
1039     out[outlen - inlen - 1] = 1;\r
1040     memcpy(out + outlen - inlen, in, inlen);\r
1041 \r
1042     /*\r
1043      * Now use the seed data to mask the block DB.\r
1044      */\r
1045     oaep_mask(h, out+1, HLEN, out+HLEN+1, outlen-HLEN-1);\r
1046 \r
1047     /*\r
1048      * And now use the masked DB to mask the seed itself.\r
1049      */\r
1050     oaep_mask(h, out+HLEN+1, outlen-HLEN-1, out+1, HLEN);\r
1051 \r
1052     /*\r
1053      * Now `out' contains precisely the data we want to\r
1054      * RSA-encrypt.\r
1055      */\r
1056     b1 = bignum_from_bytes(out, outlen);\r
1057     b2 = modpow(b1, rsa->exponent, rsa->modulus);\r
1058     p = (char *)out;\r
1059     for (i = outlen; i--;) {\r
1060         *p++ = bignum_byte(b2, i);\r
1061     }\r
1062     freebn(b1);\r
1063     freebn(b2);\r
1064 \r
1065     /*\r
1066      * And we're done.\r
1067      */\r
1068 }\r
1069 \r
1070 static const struct ssh_kex ssh_rsa_kex_sha1 = {\r
1071     "rsa1024-sha1", NULL, KEXTYPE_RSA, NULL, NULL, 0, 0, &ssh_sha1\r
1072 };\r
1073 \r
1074 static const struct ssh_kex ssh_rsa_kex_sha256 = {\r
1075     "rsa2048-sha256", NULL, KEXTYPE_RSA, NULL, NULL, 0, 0, &ssh_sha256\r
1076 };\r
1077 \r
1078 static const struct ssh_kex *const rsa_kex_list[] = {\r
1079     &ssh_rsa_kex_sha256,\r
1080     &ssh_rsa_kex_sha1\r
1081 };\r
1082 \r
1083 const struct ssh_kexes ssh_rsa_kex = {\r
1084     sizeof(rsa_kex_list) / sizeof(*rsa_kex_list),\r
1085     rsa_kex_list\r
1086 };\r